最大化硬幣價值,但相鄰行和列的硬幣不能被收集


動態規劃是一種最佳化演算法技術,用於透過將特定問題分解成一些簡單的子問題來解決這些問題。它是一種可以透過結合完整搜尋的質量、條件或事實來使貪婪演算法精確和準確的過程。但是,這種方法本身就是一個矛盾修辭法,因為它具有很大的優勢,而這同時也是它最大的缺點和侷限性。我們可以將問題分解成一些子問題,但我們不能再次分解子問題。它們應該能夠獨立解決。子問題的概念可用於解決更重要的問題,因為它們本質上是高度最佳化的。

什麼是硬幣以及如何兌換?

硬幣是陣列的組成部分,表示總金額的整數之和。在此過程中,您應該返還一些硬幣以平衡總和。如果無法構造,則返回 -1。

有兩種解決方案可以兌換硬幣:

  • 遞迴 - 樸素且緩慢的方法。

  • 動態規劃 - 及時且高效的方法

硬幣在計算機科學中的應用:

  • 用於分配零錢。

硬幣操作演算法

以下是我們如何最大化相鄰行硬幣價值的分步過程。

  • 步驟 1 - 開始

  • 步驟 2 - 建立一個長度為 n+1 的新陣列

  • 步驟 3 - 將 dynamicprog[0] 設定為 1,用於單向過程

  • 步驟 4 - 迭代值

  • 步驟 5 - 將 dynamicprog[index-coins[i]] 的值新增到 dynamicprog[index]

  • 步驟 6 - 設定從 1 到 n 的範圍

  • 步驟 7 - 返回一個值

  • 步驟 8 - 終止

硬幣語法

If the coin value is greater than the dynamicprogSum, the coin is ignored, i.e.
dynamicprogTable[i][j]=dynamicprogTable[i-1][j].
If the coin value is less than the dynamicprogSum, you can consider it, i.e.
dynamicprogTable[i][j]=dynamicprogTable[i-
1].[dynamicprogSum]+dynamicprogTable[i][j-coins[i-1]].
Or;
maxCoins(i, j, d): Maximum number of coins that can be
collected if we begin at cell (i, j) and direction d.
   d can be either 0 (left) or 1 (right)
If (arr[i][j] == ‘#’ or isValid(i, j) == false)
   return 0
If (arr[i][j] == ‘C’)
   result = 1;
Else
   result = 0;
If (d == 0)
return result + max(maxCoins(i+1, j, 1),
   maxCoins(i, j-1, 0));
If (d == 1)
return result + max(maxCoins(i+1, j, 1),
   maxCoins(i, j+1, 0));

以下是 C++ 環境中硬幣兌換的可能語法。透過應用此語法,我們將構建一些程式碼來全面瞭解此硬幣。

遵循的方法:

  • 方法 1 - 遞迴 C++ 程式,用於查詢最大硬幣數量

  • 方法 2 - 當來自相鄰行和列的硬幣無法收集時,最大化硬幣價值

遞迴 C++ 程式,用於查詢最大硬幣數量

在此程式碼中,我們應用了動態規劃。邏輯是:arr[i][j + 1] 和 arr[i][j – 1]。

示例 1

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define R 5
#define C 5
bool isValid(int i, int j) {
   return (i >=0 && i < R && j >=0 && j < C);
}
int maxCoinsRec(char arr[R][C], int i, int j, int dir){
   if (isValid(i,j) == false || arr[i][j] == '#')
      return 0;
   int result = (arr[i][j] == 'C')? 1: 0;
   if (dir == 1)
      return result + max(maxCoinsRec(arr, i+1, j, 0),
   maxCoinsRec(arr, i, j+1, 1));
   return result + max(maxCoinsRec(arr, i+1, j, 1),
   maxCoinsRec(arr, i, j-1, 0));
}
int main() {
   char arr[R][C] = {
      {'E', 'C', 'C', 'C', 'C'},
      {'C', '#', 'C', '#', 'E'},
      {'#', 'C', 'C', '#', 'C'},
      {'C', 'E', 'E', 'C', 'E'},
      {'C', 'E', '#', 'C', 'E'}
   };
   cout << "Maximum number of collected coins is "<< maxCoinsRec(arr, 0, 0, 1);
   return 0;
}

輸出

Maximum number of collected coins is 8

當來自相鄰行和列的硬幣無法收集時,最大化硬幣價值

在此 C++ 程式碼中,我們應用了該方法來查詢並在到達死衚衕之前收集最大數量的硬幣。

  • 向前移動一步,即單元格 (i, j+1),方向保持向右。

  • 向下移動一步並向左,即單元格 (i+1, j),方向變為向左。

示例 2

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int findMax(vector<int>& arr) {
   int n = arr.size(), result = 0;
   vector<int> dp(n);
   dp[0] = arr[0];
   result = dp[0];
   if (n <= 1)
      return result;
   dp[1] = max(arr[1], arr[0]);
   result = max(result, dp[1]);
   for (int i = 2; i < n; i++) {
      dp[i] = max(dp[i - 1], arr[i] + dp[i - 2]);
      result = max(result, dp[i]);
   }
   return result;
}
int solve(vector<vector<int> >& matrix){
   int m = matrix.size();
   if (m == 0)
      return 0;
   vector<int> dp;
   for (int i = 0; i < m; i++) {
      int val = findMax(matrix[i]);
   dp.push_back(val);
   }
   return findMax(dp);
}
int main() {
   vector<vector<int> > arr = { { 2, 7, 6, 5 },
      { 9, 9, 1, 2 },
      { 3, 8, 1, 5 } };
   int result = solve(arr);
   cout << result;
   return 0;
}

輸出

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結論

今天在這篇文章中,我們學習瞭如何使用可能的 C++ 構建程式碼和演算法,最大化來自相鄰行(列不能被收集)的硬幣價值。

更新於: 2023年4月5日

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